Prova ACAFE 2018.2 Medicina — Física, Gabarito e Resolução

Q29

Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Espectro

Muitos alarmes hoje em dia utilizam sensores de presença para seu acionamento. Os sensores, por sua vez, podem funcionar de duas maneiras diferentes: por movimento ou temperatura. Os sensores infravermelhos passivos (de temperatura) captam a variação térmica e são calibrados de acordo com a temperatura do corpo humano. Assim, caso alguém entre no ambiente, provocando uma mudança repentina na radiação infravermelha ($\lambda\cong10^{-4}\ \text{m}$), o alarme será automaticamente acionado. Os sensores com emissores de micro-ondas ($\lambda\cong10^{-2}\ \text{m}$) captam os movimentos e acionam os alarmes quando movimentações estranhas ameaçam a casa. Vale ressaltar que existem sensores de presença que aliam as duas tecnologias.

Fonte: blog Casa Show, adaptado; acesso em 20 abr. 2018.

Considerando o índice de refração do ar igual a 1, assinale a alternativa correta sobre as duas radiações (infravermelha e micro-ondas) mencionadas no enunciado.

A)As duas ondas possuem velocidades diferentes no ar, porém, seus comprimentos de onda são iguais.

B)As duas são ondas eletromagnéticas, porém, a radiação infravermelha é transversal e a radiação de micro-ondas é longitudinal.

C)As duas ondas podem se propagar no vácuo, porém, a radiação de micro-ondas possui maior frequência que a radiação infravermelha.

D)As duas ondas são transversais, porém, a radiação infravermelha possui maior energia do que a radiação de micro-ondas.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. No ar com $n=1$, ambas se propagam aproximadamente com a mesma velocidade $c$. Aplica-se $f=c/\lambda$.

$$\frac{f_{\text{IV}}}{f_{\text{micro}}}=\frac{\lambda_{\text{micro}}}{\lambda_{\text{IV}}}=\frac{10^{-2}}{10^{-4}}=100$$

Por isso, a radiação infravermelha tem frequência cem vezes maior que a micro-onda. Pela relação $E=hf$, seu fóton também possui energia cem vezes maior.

Ambas são ondas eletromagnéticas transversais e se propagam no vácuo. A é falsa (velocidades e comprimentos); B é falsa (micro-ondas não são longitudinais); C é falsa (ordem das frequências).

Checagem: quanto menor o comprimento de onda, maior a frequência e a energia por fóton.

Alternativa correta: D.

Q30

Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de pilhas

Há muito tempo as empresas utilizam os conhecimentos físicos para criar novos brinquedos infantis. Agora é hora da Flat Ball, um brinquedo com desenho de bola de futebol que desliza sobre o piso com a ajuda da força do ar ejetado de sua base. Para proteger os móveis da casa, sua lateral é envolta em borracha. Utiliza quatro pilhas, cada uma com $1{,}5\ \text{V}$ de tensão nos seus terminais e resistência elétrica interna $r$, ligadas em série, para que o motor que libera o ar funcione.

Figura do caderno de origem — Brinquedo Flat Ball e ar ejetado na sua base.

Fonte: anúncio do brinquedo Flat Ball, adaptado; acesso em 01 maio 2018.

Considerando o exposto acima, assinale a alternativa correta que completa as lacunas das frases a seguir.

A associação de pilhas fornece ao motor do brinquedo uma tensão de ______ e a resistência elétrica da associação de pilhas é de ______. Com o ar ejetado na base do brinquedo o peso do brinquedo _________.

A)$6{,}0\ \text{V}$ — $r$ — diminui.

B)$6{,}0\ \text{V}$ — $4r$ — não se altera.

C)$1{,}5\ \text{V}$ — $r/4$ — aumenta.

D)$1{,}5\ \text{V}$ — $r$ — não se altera.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Somar tensões e resistências internas, pois o enunciado afirma que as pilhas estão ligadas em série.

$$\mathcal E_{eq}=4(1{,}5)=6{,}0\ \text{V}$$

$$r_{eq}=r+r+r+r=4r$$

A ejeção de ar diminui a força normal sobre o piso, reduzindo o atrito. O peso gravitacional $P=mg$ permanece inalterado, porque a massa e a aceleração da gravidade não mudam.

Cuidado, armadilha! O comentário impresso na prova chama a associação de “paralelo”, mas a ligação enunciada e os cálculos são de série. A correção conceitual foi preservada nesta resolução.

Alternativa correta: B.

Q31

Óptica — Espelhos e lentes — Formação de imagens

Um professor de física guardou quatro sistemas ópticos (lentes esféricas ou espelhos) em quatro caixas, uma caixa para cada um deles, numeradas de 1 a 4, conforme figuras.

Figura do caderno de origem — Quatro caixas numeradas que contêm sistemas ópticos.

Após mostrar as caixas, forneceu algumas informações sobre os sistemas ópticos contidos nas mesmas, conforme a tabela abaixo.

Caixa	Informação fornecida
1	Esse sistema conjuga uma imagem direita e menor de um determinado objeto.
2	A imagem de um objeto, conjugada por esse sistema, é virtual e de mesmo tamanho do objeto.
3	A imagem de um objeto, conjugada por esse sistema, pode ser projetada em um anteparo.
4	Esse sistema pode conjugar uma imagem real e de mesmo tamanho de um determinado objeto.

Assinale a alternativa que contém todas as afirmações corretas.

O sistema óptico dentro da caixa 1 pode ser um espelho convexo ou uma lente divergente.
O sistema óptico dentro da caixa 2 tem seu princípio de funcionamento baseado no fenômeno da refração da luz.
Dentro da caixa 2 temos um espelho plano.
Dentro da caixa 4 podemos ter uma lente divergente.
As caixas 3 e 4 podem conter o mesmo sistema óptico.

É correto o que se afirma em:

A)II - III - IV

B)I - II - III

C)I - III - V

D)I - III - IV

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Identificar os sistemas pela natureza da imagem: virtual ou real, direita ou invertida, maior, igual ou menor.

V. Espelho convexo e lente divergente produzem imagens virtuais, direitas e menores (para objeto real).
F. A caixa 2 indica espelho plano: seu funcionamento é por reflexão.
V. Espelho plano gera imagem virtual, direita e com o mesmo tamanho.
F. Lente divergente não produz imagem real de objeto real na situação usual.
V. Uma lente convergente ou espelho côncavo pode formar imagem real projetável e, em outra posição, real do mesmo tamanho.

Logo, estão corretas I, III e V.

Cuidado, armadilha! A existência de uma imagem real, projetável em anteparo, exclui os sistemas que formam apenas imagens virtuais de objetos reais.

Alternativa correta: C.

Q32

Mecânica — Cinemática — Trajetória e deslocamento

Maria, após colocar ração para o peixe Beta do irmão, fica observando seu movimento no aquário e percebe que ele leva $5\ \text{s}$ para sair de sua posição e chegar onde está a ração. Tentando lembrar-se de seus estudos, cria um esquema do aquário no instante em que o peixe começou seu movimento (figura), desenhando sua trajetória (linha tracejada que liga o peixe à ração), e faz algumas afirmações.

Figura do caderno de origem — Aquário com trajetória curva, cotas de 24 cm e 10 cm e posição da ração.

Nesse sentido, julgue as afirmações da garota, marcando com V as verdadeiras e com F as falsas.

O espaço percorrido pelo peixe é numericamente igual ao módulo de seu deslocamento.
O deslocamento do peixe tem módulo de $26\ \text{cm}$.
O peixe desenvolveu uma velocidade escalar média de $5{,}2\ \text{cm/s}$.
O peixe não realizou um MRU.
A pressão hidrostática sobre o peixe, no início do seu movimento, é maior do que a pressão hidrostática sobre a ração.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)V - V - F - F - V

B)F - F - V - V - V

C)V - V - V - F - F

D)F - V - F - V - V

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Diferenciar comprimento da trajetória e módulo do vetor deslocamento. Usar o triângulo retângulo indicado pelas cotas.

$$|\Delta\vec r|=\sqrt{24^2+10^2}=\sqrt{676}=26\ \text{cm}$$

I é F: a trajetória ondulada é mais longa que o segmento reto entre início e fim. II é V: a distância reta entre posições é $26\ \text{cm}$. III é F: $26/5=5{,}2$ é o módulo da velocidade média vetorial, não a rapidez média ao longo da trajetória. IV é V: uma trajetória curva não corresponde a movimento retilíneo uniforme. V é V: o peixe começa em maior profundidade que a ração e sofre pressão hidrostática maior.

A sequência é F — V — F — V — V.

Cuidado, armadilha! Deslocamento não é distância percorrida: usar Pitágoras não fornece a extensão da linha tracejada.

Alternativa correta: D.

Q33

Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e consumo

Um empresário do ramo artístico tem um festival de Rock para realizar. Como o evento terá que ocorrer durante cinco dias, resolveu instalar um gerador de energia elétrica, com potência máxima de $440\ \text{kW}$ e tensão de saída de $220\ \text{V}$, para ligar um circuito composto por 10 canhões de luz de $1100\ \text{W}$ de potência cada um, todos ligados em paralelo.

Desconsiderando as energias elétricas dissipadas, a alternativa correta que apresenta a corrente que percorre um dos canhões e a energia consumida pelo conjunto de canhões em 10 minutos, respectivamente, é:

A)$5{,}0\ \text{A}$ e $66\times10^{5}\ \text{J}$

B)$2{,}5\ \text{A}$ e $11\times10^{3}\ \text{J}$

C)$5{,}0\ \text{A}$ e $44\times10^{4}\ \text{J}$

D)$2{,}5\ \text{A}$ e $22\times10^{5}\ \text{J}$

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Em paralelo cada canhão recebe a ddp de $220\ \text{V}$. Calcular a corrente de um aparelho e o consumo de todos.

$$i=\frac{P}{U}=\frac{1100}{220}=5{,}0\ \text{A}$$

$$P_{\text{total}}=10(1100)=11000\ \text{W}$$

$$\Delta t=10\cdot60=600\ \text{s}$$

$$E=P_{\text{total}}\Delta t=11000(600)=6{,}6\times10^6\ \text{J}$$

$$E=66\times10^5\ \text{J}$$

Checagem: os $11\ \text{kW}$ utilizados representam apenas $2{,}5\%$ da potência máxima do gerador, confirmando que a carga é compatível.

Cuidado, armadilha! A potência de $440\ \text{kW}$ é limite do gerador, não o consumo efetivo dos dez equipamentos.

Alternativa correta: A.

Q34

Mecânica — Energia — Força e energia elástica

Muitas pessoas utilizam o elevador diariamente e, por esse motivo, ele possui alguns dispositivos de segurança contra queda. Todavia, mesmo que esses dispositivos falhem, existe um último recurso. No fundo do poço do elevador há um sistema de para-choques, com molas ou cilindros hidráulicos que impedem a cabina de colidir com o solo. Este amortecimento é brusco e só entrará em ação em casos de emergência ou se o excesso de peso na cabina provocar uma falha no motor.

Fonte: reportagem G1 sobre queda de elevador, adaptada; acesso em 18 abr. 2018.

Considere a queda de um elevador por causa de problemas nos dispositivos de segurança, e que o sistema de molas entre em ação. A alternativa que apresenta o esboço do gráfico da energia armazenada pela mola em função da sua deformação, e do gráfico da força elástica aplicada pela mola em função da sua deformação, respectivamente, é:

Gráficos da alternativa A: Alternativa A — gráficos energia e força.

Gráficos da alternativa B: Alternativa B — gráficos energia e força.

Gráficos da alternativa C: Alternativa C — gráficos energia e força.

Gráficos da alternativa D: Alternativa D — gráficos energia e força.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Para uma mola ideal, a lei de Hooke dá o módulo da força elástica proporcional à deformação, e a energia potencial elástica cresce com seu quadrado.

$$F_{\text{el}}=kx$$

$$E_{\text{pel}}=\frac12kx^2$$

Assim, o gráfico $F_{\text{el}}\times x$ é uma reta crescente passando pela origem; o gráfico $E_{\text{pel}}\times x$ é uma parábola crescente, côncava para cima. A única alternativa com ambas as formas corretas é C.

Cuidado, armadilha! A força elástica vetorial restauradora é $F_x=-kx$, mas os gráficos da prova representam o módulo da força e a deformação positiva.

Alternativa correta: C.

Q35

Mecânica — Colisões — Quantidade de movimento

Um professor de física elaborou um experimento em que a esfera 2, de massa $m$ e velocidade $\vec V_2$, chocou-se com a esfera 1, de massa $m/2$ que estava em repouso. Após a colisão, a esfera 2 adquiriu velocidade $\vec V'_2$, com metade do módulo de $\vec V_2$, conforme esquema.

Figura do caderno de origem — Esferas antes e depois do choque e trajetória da esfera 1.

Desconsiderando os atritos e a resistência do ar e sabendo que $g=10\ \text{m/s}^2$, a alternativa correta que apresenta o módulo da velocidade $\vec V_2$, em $\text{m/s}$, é:

A)$8{,}0\ \text{m/s}$

B)$10\ \text{m/s}$

C)$3{,}0\ \text{m/s}$

D)$5{,}0\ \text{m/s}$

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Medicina

Resolução — Método TEF

⚠ Questão com ressalva editorial — não contabilizada no desempenho automático.

Estratégia adotada no comentário da banca. Deduzir a velocidade da esfera 1 pelo salto balístico representado e, em seguida, aplicar a relação escalar usada no gabarito.

Pela altura máxima de $0{,}45\ \text{m}$:

$$v_{1y}=\sqrt{2g\Delta h}=\sqrt{2(10)(0{,}45)}=3\ \text{m/s}$$

$$t_{\text{subida}}=\frac{3}{10}=0{,}3\ \text{s}$$

$$v_{1x}=\frac{1{,}2}{0{,}3}=4\ \text{m/s}$$

$$|\vec v_1|=\sqrt{3^2+4^2}=5\ \text{m/s}$$

O comentário da prova substitui esse módulo na conservação escalar:

$$mV_2=\frac m2(5)+m\frac{V_2}{2}\Rightarrow V_2=5\ \text{m/s}$$

Ressalva física importante. A quantidade de movimento é vetorial. Na direção horizontal, os dados da figura levam a $V_2=4\ \text{m/s}$ se a esfera 2 segue horizontalmente com metade da velocidade. Esse valor não aparece nas alternativas. A solução comentada mistura indevidamente módulos vetoriais. Por isso, a questão é mantida com a resposta registrada na fonte, mas excluída do indicador automático de acertos.

Resposta indicada no comentário da prova: D.